A hó tisztaságot biztosít a űrkutatási küldetések során

Már a legkisebb porszemcsék vagy gyártási maradványok is befolyásolhatják a műholdak teljesítményét. Ezért a gyártás során rendkívül magas tisztasági követelményeket kell betartani. (Kép forrása: OHB System) / Since even tiniest grains of dust or particles of manufacturing residues can impair the performance of satellites, extreme high cleanliness requirements have to be fulfilled. (Photo credit: OHB System)

A műholdak CFRP szerkezetének tisztítására – itt integrált kábelköteggel és hőszigetelő komponensekkel – az OHB System és az acp olyan megoldást terveztek, amely lehetővé teszi a tisztaság bizonyítását a tisztítási folyamat során. (Kép forrása: OHB System)

A fúvókafejbe beépített két lézerpointer segítségével optimálisan beállítható a tisztítandó belső felületektől való távolság. (Kép forrása: OHB System) / Thanks to the two laser pointers integrated into the nozzle head, the optimal distance away from the inner surfaces to be cleaned can be set. (Photo credit: OHB System)

A szűkítő a tisztítógép villájára van helyezve daruval. A fúvóka fejébe integrált kamerarendszer élőben mutatja a teljes tisztítási folyamatot a képernyőn. (Kép forrása: acp systems) / The baffle is placed on the fork of the cleaning machine by crane. A camera system integrated into the nozzle head displays the entire cleaning process live on the screen. (Photo credit: acp systems)

A forgatható fúvókafej egy buzogányra van szerelve, amelynek nyílásain keresztül a leválasztott szennyeződések elszívódnak. A tisztaság meglétét részecskeszámláló biztosítja, amely az elszívó légáramba van integrálva. (Kép forrása: acp Systems) / The swiveling nozzle head is attached to a lance, through the openings of which the detached contamination is extracted. Proof of cleanliness is supplied by particle counters integrated into the exhaust air stream. (Photo credit: acp systems)

Ha a műholdak teljesítményéről és sikeres űrbe juttatásáról van szó, akkor a legkisebb részecskék vagy részecskék gyártási maradványai döntő jelentőségűek lehetnek. Egy nemzetközi űrkutatási globális szereplő a quattroClean-jégsugaras technológiát alkalmazza a bevont szellőző- és CFK- szerkezetek belső tisztítására, kábelkötegek nélkül és azokkal, valamint beépített kábelkötegekkel, lehetővé téve a tisztítási eredmény egyidejű ellenőrzését.

A családi tulajdonban lévő, tőzsdén jegyzett OHB SE az európai űrkutatás egyik top 3 szereplője. A Space Systems, Aerospace és Digital üzletágakra tagolódva a vállalat mintegy 2800 alkalmazottat foglalkoztat. A legnagyobb leányvállalat, az OHB System AG, amelynek székhelye Bremenben van, és egy másik telephelye Oberpfaffenhofenben, több mint négy évtizedes tapasztalattal rendelkezik a űrkutatás és más alkalmazási területek magas technológiai megoldásainak fejlesztésében, ahol a kompozit anyagok, például CFK, fontos szerepet játszanak. A vállalat termék- és szolgáltatásportfóliójához tartozik teljes műholdrendszerek megvalósítása földmegfigyelés, navigáció, távközlés, tudomány és felderítés területén, valamint űrmissziók kidolgozása és végrehajtása, továbbá rendszerek fejlesztése az űrutazáshoz. Mint rendszerházigazda, az OHB System együttműködik vezető nemzeti és nemzetközi vállalatokkal, hogy technológiákat egyesítsen új megoldásokhoz.

Magas tisztasági követelmények teljesítése és igazolása

Ez a tisztítási technológiák területén is így van. Mert a rossz helyen lévő minimális részecskék vagy gyártási maradványok már befolyásolhatják egy küldetés teljesítményét, amelyért a vállalat felelős. „Ezért építettük ki az elmúlt tizenegy évben a Tisztaság és Szennyeződésellenőrzés területét. Most már tizenegy szakértő foglalkozik a tisztasággal a folyamatlánc mentén és a szennyeződésmérnökséggel, a tisztaság igazolásával, a szennyeződésátviteli jelenségek szimulációjával, valamint a magas színvonalú tisztítási folyamatokkal,” mondja Dr. Axel Müller, az OHB System Szennyeződésellenőrzési vezető szakértője. 2016-ban elkezdték a CO2-jégsugaras technológia vállalaton belüli minősítését űrkutatási tisztítási módszerként. Ez magában foglalta a kábelkötegek és CFK- szerkezetek alkatrészeinek tisztítását, amelyek kb. 2000 x 2000 mm átmérőjűek, és speciális, fényelnyelő fekete bevonattal vannak ellátva. Ez az úgynevezett Baffle lehetővé teszi, hogy csak a detektálni kívánt fény vagy a kívánt kép információk a optikai komponensekhez, például tükrökhöz, lencsékhez és detektorokhoz jussanak. „Például, ha a vibrációk miatt a startnál csak egyes részecskék kerülnek a tükörre, fényvisszaverődések keletkeznek, amelyek torzítják a képet, és ez a küldetés kudarcához vezethet,” magyarázza Müller. „Számunkra a kihívás nemcsak az, hogy az Baffle belsejét sérülésmentesen, olyan tisztán tartsuk, hogy többé nem legyen tíz mikrométernél nagyobb részecske, hanem ennek igazolása is. És ez az igazolás általában rendkívül munka-, idő- és költségigényes.” A scalable quattroClean-jégsugaras technológia alapján az acp systems AG közösen kidolgozott egy megfelelő tisztítási megoldást, és integrálta egy ISO 3 tisztatérbe.

Négy hatás a magas tisztaságú felületekért

A száraz quattroClean eljárás folyékony, klímabarát szén-dioxidot használ tisztítószerként, amely kopásmentes kétkomponensű gyűrűs fúvókán keresztül halad. A fúvókából való kilépéskor a szén-dioxid finom CO2-hóvá alakul, amelyet egy külön, gyűrű alakú sűrített levegőburok-áram összegyűjt és hangsebességre gyorsít. A jól fókuszálható hó-nyomású levegőáram a tisztítandó felületre érkezve egyesíti a termikus, mechanikus, oldószeres és szublimációs hatásokat. Ez a négy hatásmechanizmus együtt biztosítja, hogy a részecskés szennyeződések a szubmikrométeres tartományig és a filmes szennyeződések biztonságosan és reprodukálhatóan eltávolításra kerüljenek. A kristályos szén-dioxid a folyamat során teljesen szublimál, így a megtisztított felületek szárazak maradnak.

Reinigung im Reinraum mit direktem Sauberkeitsnachweis

Ellentétben a CO2-vel, amely a tisztítás után gáz halmazállapotban van, az eltávolított gyártási maradványok és por nem oldódnak fel. Ez a tény ösztönözte a tisztaság szakértőit arra, hogy a tisztaságot a tisztítás közben is ellenőrizzék. „Ezért a tisztítás során a részegységet egy tiszta levegőárammal körülveszik, amely célzottan eltávolítja a szennyeződéseket a részegységről, és elszívásra irányítja. Ebbe a légáramba beépítettünk egy részecskeszámlálót, amely élőben mutatja, hány részecske van a különböző méretekben,” mondja Müller. A tisztatér osztályát a tevékenység mérhetően rontja. A részecskeszám mérésével a CO2 tisztítás megszakítása után meg lehet állapítani, hogy a tisztatér tisztasága gyorsan helyreállt. Ezután kezdődik a következő tisztítási lépés. A maradék szennyeződések számbeli és méret szerinti eloszlását a tisztítás folyamatosan csökkenti, miközben ezt dokumentálják is. Ezeket a tisztítási és regenerálási ciklusokat addig ismétlik, amíg a Baffle el nem éri a megadott tisztasági követelményeket a megengedett maradék szennyeződés vagy részecskeméret eloszlás tekintetében. „Tudomásom szerint a quattroClean-jégsugaras technológia az egyetlen olyan tisztítási eljárás, amelynek eredményét élőben lehet megjeleníteni,” jegyzi meg Müller.

Komplex tisztítógép

Ezeknek az eredményeknek és a már sikeresen minősített űralkalmazási tisztítási megoldásnak köszönhetően az acp egy magas tisztaságú automatát tervezett a három különböző Baffle nagy, már teljesen összeszerelt, félig zárt CFK- szerkezetének belső tisztítására. Ez többek között egy szén-dioxid-keverék előállító rendszert tartalmaz, amely 99,995 százalékos tisztaságot biztosít, és a nyomáslevegő minősége 1.2.1.

A legfeljebb 125 kg súlyú Baffle, amely egy felül lekerekített piramiscsonk formájában van, egy interfészlapra van rögzítve, és egy daru segítségével helyezik el a berendezés villa platformjára. Ez a platform mozgatható X-, Y- és Z-irányban. Annak érdekében, hogy minden belső felület elérhető legyen a maximálisan 1600 x 1600 x 2000 mm-es alkatrészek esetében, a fúvóka egy forgatható sugárzási tartománnyal ellátott rúdon mozog a Baffle belsejébe, azzal átfutva és forgatva. A tisztítás során a Baffle belső levegőjét elszívják, és a részecskéket hely- és időalapon, méret és szám szerint értékelik a tisztítási sikeresség szempontjából.

Kollisionellenőrzés digitális ikerrel

A CFK- szerkezetek károsodásához vezető ütközéseket biztonságosan ki kell zárni a tisztítás során. Ugyanakkor biztosítani kell, hogy minden terület a követelményeknek megfelelően legyen tisztítva. Ezért minden Baffle esetében egyedi mozgásszekvenciákat kell meghatározni. „Ez egy digitális iker segítségével történik, amely a berendezést, az alkatrészt, a tisztítási folyamatot és a tisztítási eredményt ábrázolja,” magyarázza Müller. A távolságmérésekhez a fúvókafej ultrahangos érzékelővel és két lézerpont mérővel van felszerelve. Egy beépített kamerarendszer révén a tisztítás során valós idejű élőképek állnak rendelkezésre. A tisztaság igazolása részecskeszámlálókkal történik, amelyek a kipárologtató levegőáramba vannak integrálva. „Ezzel a berendezéssel, amely vélhetően világszerte egyedülálló, tíz ezerszer tisztábbra tudjuk tisztítani a komponenseket, mint korábban. És mindezt hatalmas időmegtakarítással, valamint jelentősen magasabb folyamatbiztonsággal és reprodukálhatósággal,” zárja Müller.